論文の概要: Acoustically driving the single quantum spin transition of diamond
nitrogen-vacancy centers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.03418v1
- Date: Fri, 6 Mar 2020 20:17:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-30 08:49:18.942911
- Title: Acoustically driving the single quantum spin transition of diamond
nitrogen-vacancy centers
- Title（参考訳）: ダイヤモンド窒素空孔中心の単一量子スピン遷移の音響駆動
- Authors: H. Y. Chen, S. A. Bhave, and G. D. Fuchs
- Abstract要約: ダイヤモンドNV中心に対する音響駆動単一量子スピン遷移を実証する。
NV中心スピン単一量子遷移の応力感受性は、二重量子遷移の約$sqrt2(0.5pm0.2)$倍である。
以上の結果から,NV中心における全音響量子制御の効率性が示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Using a high quality factor 3 GHz bulk acoustic wave resonator device, we
demonstrate the acoustically driven single quantum spin transition
($\left|m_{s}=0\right>\leftrightarrow\left|\pm1\right>$) for diamond NV centers
and characterize the corresponding stress susceptibility. A key challenge is to
disentangle the unintentional magnetic driving field generated by device
current from the intentional stress driving within the device. We quantify
these driving fields independently using Rabi spectroscopy before studying the
more complicated case in which both are resonant with the single quantum spin
transition. By building an equivalent circuit model to describe the device's
current and mechanical dynamics, we quantitatively model the experiment to
establish their relative contributions and compare with our results. We find
that the stress susceptibility of the NV center spin single quantum transition
is around $\sqrt{2}(0.5\pm0.2)$ times that for double quantum transition
($\left|+1\right>\leftrightarrow\left|-1\right>$). Although acoustic driving in
the double quantum basis is valuable for quantum-enhanced sensing applications,
double quantum driving lacks the ability to manipulate NV center spins out of
the $\left|m_{s}=0\right>$ initialization state. Our results demonstrate that
efficient all-acoustic quantum control over NV centers is possible, and is
especially promising for sensing applications that benefit from the compact
footprint and location selectivity of acoustic devices.
- Abstract（参考訳）: 高品質の3GHzバルク音波共振器を用いて,ダイヤモンドNV中心に対する音響駆動単一量子スピン遷移(\left|m_{s}=0\right>\leftrightarrow\left|\pm1\right>$)を実証し,対応する応力感受性を特徴付ける。
キーとなる課題は、デバイス内の意図的な応力駆動からデバイス電流によって生じる意図しない磁場を巻き戻すことである。
ラビ分光法を用いてこれらの運動場を独立に定量化し、より複雑な場合において、どちらも単一の量子スピン遷移と共鳴する。
装置の電流と力学的ダイナミクスを記述する等価回路モデルを構築することで、実験を定量的にモデル化し、相対的な貢献を確立し、結果と比較する。
NV中心スピン単一量子遷移の応力感受性は、二重量子遷移(\left|+1\right>\leftrightarrow\left|-1\right>$)の約$\sqrt{2}(0.5\pm0.2)$倍である。
ダブル量子ベースでの音響駆動は量子エンハンスセンシング応用に有用であるが、ダブル量子駆動は、$\left|m_{s}=0\right>$初期化状態からnv中心スピンを操作する能力に欠ける。
以上の結果から,NV中心における高能率全音響量子制御が可能であり,特に音響機器のコンパクトなフットプリントと位置選択性から恩恵を受けることができる。
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